三元材料锂电池容量衰减是什么原因

来源：存能电气  日期：2019-05-23 15:25  浏览量：次

　　三元材料锂电池容量衰减是什么原因？使用过的用户应该都知道锂电池在使用一段时间之后容量会缩减。三元材料锂电池的使用时间长短主要是取决于锂电池的电容量，锂电池电压越高电容量越大，也就是带负荷能力越强。那么，三元材料锂电池容量为什么会衰减呢？本文存能电气小编将展开探讨。

　　三元材料锂电池容量衰减的原因

　　●三元锂电池正极材料的结构变化

　　正极材料是锂离子的主要来源，当锂离子从正极中脱出时候，为了维持材料电中性状态，金属元素必然会被氧化到达一个高的氧化态，这里就伴随了组分的转变。组分的转变容易导致相转移和体相结构的变化。电极材料相转变可以引起晶格参数的变化及晶格失配，由此产生的诱导应力引起晶粒的破碎，并引发裂纹的传播，造成材料的结构发生机械破坏，从而引起电化学性能衰减。

　　KIM等对层状LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料的微观结构进行了研究分析，由于Li+(0.76)与Ni2+(0.69)有相近的离子半径，富镍材料较易出现Ni2+向Li+空穴迁移的情况，导致产生结构的无序性；体积的反复变化导致活性材料产生裂纹及孔隙，随着循环的进行，材料结构逐渐由菱方结构转变成尖晶石相，在循环初期结构的激烈变化导致容量及电压的快速衰退。

　　●三元锂电池负极材料结构

　　商业化锂电池常用的负极材料有碳材料、钛酸锂等，本文以典型负极石墨进行分析。锂电池容量的衰减第一次发生于化成阶段，在这个阶段会在负极表面形成SEI，消耗部分锂离子。

　　随着锂电池使用，石墨结构的变化也会造成电池容量下降。LIU[2]等研究了LiFePO4/C电池的容量衰减机制，同样适用于三元锂电池，研究发现循环后的碳材料虽然保持了石墨的形貌结构，但是其(002)晶面的半高宽变大，导致c轴方向的晶粒尺寸变小，晶体结构的改变导致碳材料出现裂纹，进而破坏负极表面的SEI膜并促进SEI膜的修复，SEI膜的过度生长消耗活性锂，因此造成了电池的不可逆容量衰减。

　　●电解液的氧化分解与界面反应

　　电解液的性质显著影响锂离子电池的比容量、寿命、倍率充放电性能、工作温度范围以及安全性能等。电解液主要包括溶剂、电解质和添加剂三个部分。溶剂的分解、电解质的分解都会导致电池容量的损失。电解液的分解和副反应是锂电池容量衰减的主要因素，无论采用何种正负极材料、何种工艺，随着锂电池循环使用，电解液的分解及与正负极材料间发生的界面反应都会造成容量的衰减。

　　三元材料锂电池的优点

　　三元材料因其价格低廉，性能稳定，被称为是锂电池的首选材料，而以三元材料为正极的锂电池更是具有多种优点。

　　1、正极为三元锂电池材料，负极为人造石墨与其他先进负极材料的混合体。

　　2、叠片式软包装工艺，该结构电流集流均匀、散热性好、提升了电池倍率性能。

　　3、采用专利技术处理的隔膜，提高了三元锂电池本体安全性，单体电池及模块经过跌落、挤压、针刺、热箱、过充过放等安全性评价试验，满足中国有关电池的标准法规要求。

　　4、特殊的隔膜材料提高了隔膜的保液能力及孔隙率，减小电池内阻。以1倍率电流充放电，放电深度为DOD80%的情况下进行测试，3000次循环后，容量仍能保持在85%以上。

　　5、25Ah动力电池的重量比能量为160Wh/kg，比磷酸铁锂电池高30%以上，可以减轻整车重量，提高续驶里程。

　　6、在大电流充放电时，极化小，温升低。电池可持续3C充电，5C放电(瞬间10C)的高输入输出能力。

　　7、合理的电解液配比与配方，三元锂电池的放电温度范围为-20～45℃，充电温度范围为0～45℃。

　　8、电池一致性好。采用多项专利制造工艺，粉体的前处理技术，保证了粉体混合和浆料混合的均匀性；特殊的化成工艺，保证了三元锂电池成膜的稳定性。

　　三元材料锂电池的缺点

　　安全性较差和循环寿命较短是三元锂电池的主要短板，尤其是安全性能，是一直限制其大规模配组，和大规模集成应用的一个主要因素。大量实测表明，容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试，这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素，甚至混合锰酸锂一起使用的原因。500次的循环寿命在锂电池中属于中等偏下，因此三元锂电池目前主要的应用领域是3C数码等消费类电子产品。

　　以上就是存能小编给大家介绍的三元材料锂电池容量衰减的原因了。容量缩减跟锂电池的原理有很大一部分的原因，它的不足来源于它自己的原理，。虽然这种电池在使用上会有一些的问题，但是消费者在使用的时候不能因为它的缺点及全部忽略它的缺点，回头去看，锂电池的出现还是给人们的生活带来很大的便利的。